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La soldadura por fricción y agitación con robots lleva la producción de vehículos eléctricos hasta un nuevo nivel

En el futuro, el vehículo eléctrico sustituirá al vehículo de combustión y los expertos están seguros de ello. Las carcasas de batería grandes y pesadas están sujetas a requisitos especiales. KUKA ha desarrollado tres instalaciones para un proveedor mundial de la industria automovilística. Gracias a la soldadura por fricción y agitación robotizada (en inglés: Friction Stir Welding, FSW) con el módulo de aplicación KUKA FSW y con KUKA cell4_FSW, la fabricación no solo se puede llevar de forma cualitativa hasta un nuevo nivel, sino también económica y ecológicamente.


Soldadura por fricción y agitación: de alta calidad, rentable y sostenible

Desde 2022, un gran proveedor de la industria automovilística de Portugal utiliza ocho robots de KUKA, con tres módulos de aplicación para Friction Stir Welding con el KR FORTEC en tres celdas cell4_FSW. Se ocupan de lo que va a ser el futuro de la conducción: las carcasas de batería para vehículos eléctricos, fabricadas en varias aleaciones de aluminio para que el vehículo sea lo más ligero posible. En particular, el procedimiento FSW tiene una importancia especial en este tema. El procedimiento robotizado no solo ofrece la máxima calidad de soldadura con una buena rentabilidad, sino que también se considera una tecnología ecológica gracias al bajo consumo de energía. La fabricación del soporte para la batería del vehículo eléctrico se lleva hasta un nivel completamente nuevo. Según las indicaciones del cliente, los costes de soldadura por fricción y agitación son ahora más bajos que el consumo equivalente de hilo en la soldadura con gas de protección.

Soldadura por fricción y agitación robotizada: línea de producción de portabaterías

Especialmente en la electromovilidad, la soldadura por fricción y agitación de portabaterías se ha establecido como opción de preferencia para muchos fabricantes y proveedores de la industria automovilística.

Soldadura completamente automática para la electromovilidad

La electromovilidad sigue aumentando en todo el mundo. La pieza central del vehículo eléctrico, la batería, se fija con una carcasa en la parte inferior de los vehículos. Esta carcasa está formada por un marco soldado con gas de protección de perfiles extruidos que se cierran con una placa de chapa o con perfiles extruidos de doble pared. Desde hace varios años, KUKA acompaña a los clientes durante la fabricación de estas carcasas y ya ha suministrado tres instalaciones diferentes. «Hemos crecido junto con los requisitos del cliente: desde la tarea de soldadura individual hasta la línea de producción totalmente automatizada», afirma Patxi Blanco, Global Key Account Manager en KUKA, que acompaña desde el principio el proceso de las carcasas de batería de construcción ligera.

Requisitos elevados para las costuras de la caja de batería

Todo comenzó en 2019 cuando el cliente todavía utilizaba un tipo de instalación de otro fabricante y no estaba satisfecho con la calidad de soldadura. Pues los requisitos de la soldadura son muy especiales para las carcasas de batería de vehículos eléctricos. A diferencia de los vehículos híbridos, la batería de los vehículos completamente eléctricos es más grande, más pesada y se integra directamente en la parte inferior. «Esto requiere una gran rigidez y, gracias a su integración en la parte inferior, las carcasas son relevantes en caso de colisión. Es decir, que deben soportar enormes fuerzas», explica Stefan Fröhlke, Senior Manager Process Solution en KUKA.

Más baterías, más instalaciones

La soldadura por fricción y agitación (Friction Stir Welding) es ideal para cubrir estos requisitos en las cajas de batería. Para mejorar la calidad de la soldadura de este proveedor mundial de la industria automovilística, KUKA desarrolló en primer lugar una instalación con dos celdas y un KR FORTEC cada una. Gracias a la flexibilidad de poder soldar en misma una instalación diferentes cajas de batería, el cliente estaba tan satisfecho que le pidió a KUKA otra instalación el mismo año. En esa ocasión, se trataba de una celda con un robot que permitía manejar tres dispositivos, en comparación con el sistema utilizado hasta entonces, el cual solo permitía manejar uno. De este modo se pueden realizar tres tareas de soldadura diferentes, para las que, de lo contrario, serían necesarias tres instalaciones no robotizadas. 

Soldadura por fricción y agitación robotizada para carcasas de batería en dos celdas KUKA cell4_FSW.

Rentable y dinámica: así se crea la caja de batería para vehículos eléctricos

«Esta solución permite ahorrar dos instalaciones y los costes asociados de personal y superficie de producción con el mismo volumen de producción», afirma Patxi Blanco. La solución de KUKA es extremadamente rentable: el robot de soldadura por fricción y agitación se puede utilizar plenamente hasta un 95 %, pues durante el proceso de soldadura los dispositivos ya se pueden cargar y descargar en una zona de seguridad propia. Otra ventaja: gracias al robot, el proceso no solo es más dinámico, sino que también requiere una superficie básica más pequeña.


Hemos puesto en práctica la estructura y la puesta en servicio en nuestra fábrica de Augsburgo. Allí, el cliente redujo la instalación, por lo que el montaje in situ se desarrolló con rapidez y sin problemas.

Patxi Blanco, Global Key Account Manager en KUKA

Ventaja: instalación rápida y sencilla

Por lo tanto, no nos detuvimos en las dos instalaciones. Tres años más tarde no solo nos encontramos que el proceso de soldadura se realiza con ayuda de robots, sino que toda la producción está automatizada. En tres celdas KUKA cell4_FSW trabajan ocho robots en cuatro pasos para fabricar las carcasas de batería de diferentes aleaciones de aluminio de conformidad con los requisitos elevados. Primero se suelda la placa base y, después, se desbarba. Una vez finalizada la placa, los robots sueldan el marco en la placa base y finalmente desbarban la caja de batería completa. «Hemos puesto en práctica la estructura y la puesta en servicio en nuestra fábrica de Augsburgo. Allí, el cliente aceptó la instalación, por lo que el montaje in situ se desarrolló con rapidez y sin problemas», comenta Patxi Blanco en relación con el proyecto de larga duración en materia de electromovilidad.

El primer paso trata sobre la selección y preparación de los componentes para las placas base.

Soldadura por fricción y agitación para la máxima precisión

Desarrollada especialmente para el creciente mercado de la movilidad eléctrica, la celda de soldadura por fricción y agitación KUKA cell4_FSW ofrece, además de una eficiencia económica excepcional, la máxima versatilidad y posibilidades de configuración. «Gracias a una precisión de trayectoria inferior a 0,5 milímetros, se pueden realizar costuras de soldadura perfectas y precisas», explica Stefan Fröhlke. La precisión del guiado de trayectoria se basa, por un lado, en el uso del KR FORTEC 500 R2830 MT, que convence por su elevada rigidez y vida útil. Por otro lado, la calibración de trayectoria precisa basada en láser para la compensación de las desviaciones de trayectoria contribuye de manera considerable a garantizar que la costura de soldadura generada durante la soldadura por fricción y agitación cumpla con los más altos requisitos de estanqueidad y de procedimientos de colisión.

Una herramienta duradera garantiza una elevada productividad

Durante el desarrollo, uno de los desafíos más importantes fue la vida útil de la herramienta en la soldadura por fricción y agitación. La vida útil de la herramienta se ha podido prolongar considerablemente gracias a la constante mejora del hombro y del pin del robot mediante el uso de nuevos materiales y revestimientos. «Esto permitió duplicar la productividad para el cliente. Además, si es necesario, podemos garantizar el suministro de existencias adicionales en pocos días», afirma Patxi Blanco.

El KR FORTEC 500 R2830 MT suelda la placa base en el marco.

Electromovilidad: el tema del futuro

Este proyecto de larga duración ha permitido crear una buena colaboración entre KUKA y el proveedor de la industria automovilística, los cuales siguen conversando sobre nuevas plataformas de baterías. De este modo, KUKA no solo suministra la instalación y la ingeniería, sino también los conocimientos técnicos necesarios para apoyar activamente los nuevos desarrollos. Una cosa es segura: la demanda de vehículos eléctricos y, por tanto, de un soporte para la batería seguirá aumentando en el futuro. Los expertos creen que, en 2032, se van a homologar por primera vez más vehículos eléctricos que vehículos de combustión en Alemania. Especialmente debido a la reducción de las emisiones de CO2. Con ello se aumenta también la necesidad de carcasas de batería, no solamente ligeras, sino también lo suficientemente resistentes.

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